13.3光的干涉-人教版高中物理選修3-4教案

1、光的干涉 【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1知道光的干涉現(xiàn)象和干涉條件，并能從光的干涉現(xiàn)象中說(shuō)明光是一種波 2理解楊氏干涉實(shí)驗(yàn)中亮暗條紋產(chǎn)生的原因 3了解相干光源，掌握產(chǎn)生干涉的條件 5知道實(shí)驗(yàn)操作步驟 6會(huì)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和誤差分析知識(shí)回顧：1. 如果兩列相同的機(jī)械波的波峰傳到同一地方這個(gè)地方的振幅會(huì)怎樣？答：振幅會(huì)加倍。2. 什么情況下可以觀察到的光的衍射最明顯？答：障礙物和孔的尺寸大小和波長(zhǎng)差不多。3. 我們學(xué)過(guò)聲波可以發(fā)生疊加那么光波可以發(fā)生疊加嗎？答：可以發(fā)生疊加。知識(shí)點(diǎn)一、光的干涉光的干涉： （1）光的干涉：在兩列光波的疊加區(qū)域，某些區(qū)域相互加強(qiáng)，出現(xiàn)亮紋，某些區(qū)域相互減弱，出現(xiàn)暗紋，且加強(qiáng)和減弱的區(qū)域相

2、間，即亮紋和暗紋相間的現(xiàn)象 如圖所示，讓一束平行的單色光投射到一個(gè)有兩條狹縫和的擋板上，狹縫和相距很近如果光是一種波，狹縫就成了兩個(gè)波源，它們的振動(dòng)情況總是相同的這兩個(gè)波源發(fā)出的光在擋板后面的空間互相疊加，發(fā)生干涉現(xiàn)象，光在一些位置相互加強(qiáng)，在另一些位置相互削弱，因此在擋板后面的屏上得到明暗相間的條紋（2） 干涉條件：兩列光的頻率相同，振動(dòng)情況相同且相差恒定能發(fā)生干涉的兩列波稱為相干波，兩個(gè)光源稱為相干光源，相干光源可用同一束光分成兩列而獲得，稱為分光法屏上某處出現(xiàn)明、暗條紋的條件：同機(jī)械波的干涉一樣，光波的干涉也有加強(qiáng)區(qū)和減弱區(qū)，加強(qiáng)區(qū)照射到光屏上出現(xiàn)亮條紋，減弱區(qū)照射到光屏上就出現(xiàn)暗條紋對(duì)

3、于相差為的兩列光波如果光屏上某點(diǎn)到兩個(gè)波源的路程差是波長(zhǎng)的整數(shù)倍，該點(diǎn)是加強(qiáng)點(diǎn)；如果光屏上某點(diǎn)到兩個(gè)波源的路程差是半波長(zhǎng)的奇數(shù)倍，該點(diǎn)是減弱點(diǎn)因此，出現(xiàn)亮條紋的條件是路程差：， 出現(xiàn)暗條紋的條件是路程差：， 如圖所示，若是亮條紋，則（） 由圖知：， ， 由于很小，所以， （），該處出現(xiàn)亮條紋 當(dāng)時(shí)，即圖中的點(diǎn)，到達(dá)點(diǎn)的路程差為零，一定是振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)，出現(xiàn)亮紋，又叫中央亮紋 當(dāng)時(shí)，為第一亮紋，由對(duì)稱性可知在點(diǎn)的下方也有和點(diǎn)上方相對(duì)稱的亮紋 同理，由（），可得（），該處出現(xiàn)暗條紋雙縫干涉條紋特征： 有關(guān)雙縫干涉問(wèn)題，一定要用雙縫干涉的特點(diǎn)進(jìn)行分析，一是兩縫間距應(yīng)很??；二是照射到兩縫上的光波必須是相干

4、光；三是兩相鄰亮紋或兩相鄰暗紋間的距離；四是出現(xiàn)亮紋的條件是路程差，；出現(xiàn)暗紋的條件是路程差（）；五是白光的干涉條紋為彩色，但中央亮紋仍為白色；六是單色光的干涉條紋寬度相同，明暗相間，均勻分布不同色光條紋寬度不同，波長(zhǎng)越長(zhǎng)的干涉條紋的寬度越大；七是白光干涉時(shí)，各色光的條紋間距離不等一般情況下很難觀察到光的干涉現(xiàn)象的原因： 由于不同光源發(fā)出的光頻率一般不同，即使是同一光源，它的不同部位發(fā)出的光也不一定有相同的頻率和恒定的相差，在一般情況下，很難找到那么小的縫和那些特殊的裝置故一般情況下不易觀察到光的干涉現(xiàn)象例題1.在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，雙縫到光屏上點(diǎn)的距離之差為，若分別用頻率和的單色光垂直照射雙縫，

5、則點(diǎn)出現(xiàn)明、暗條紋的情況是（ ） A單色光和分別照射時(shí)，均出現(xiàn)明條紋 B單色光和分別照射時(shí)，均出現(xiàn)暗條紋 c單色光照射時(shí)出現(xiàn)明條紋，單色光照射時(shí)出現(xiàn)暗條紋 D單色光照射時(shí)出現(xiàn)暗條紋，單色光照射時(shí)出現(xiàn)明條紋【思路點(diǎn)撥】光程差是波長(zhǎng)的整數(shù)倍處出現(xiàn)亮條紋；與兩個(gè)狹縫的光程差是半波長(zhǎng)的奇數(shù)倍處出現(xiàn)暗條紋【答案】C【解析】該題考查雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中屏上出現(xiàn)明、暗條紋的條件根據(jù)已有波的疊加知識(shí)知，與兩個(gè)狹縫的光程差是波長(zhǎng)的整數(shù)倍處出現(xiàn)亮條紋，與兩個(gè)狹縫的光程差是半波長(zhǎng)的奇數(shù)倍處出現(xiàn)暗條紋據(jù)可得，即， 可得出正確選項(xiàng)為C 【總結(jié)升華】記住雙縫干涉中后面光屏出現(xiàn)明暗務(wù)紋的條件：光程差是波長(zhǎng)的整數(shù)倍處出現(xiàn)亮條紋；與

6、兩個(gè)狹縫的光程差是半波長(zhǎng)的奇數(shù)倍處出現(xiàn)暗條紋課堂練習(xí)一：劈尖干涉是一種薄膜干涉，其裝置如圖1所示將一塊平板玻璃放置在另一平板玻璃之上，在一端夾入兩張紙片，從而在兩玻璃表面之間形成一個(gè)劈形空氣薄膜當(dāng)光垂直入射后，從上往下看到的干涉條紋如圖2所示干涉條紋有如下特點(diǎn)：任意一條明條紋或暗條紋所在位置下面的薄膜厚度相等；任意相鄰明條紋或暗條紋所對(duì)應(yīng)的薄膜厚度差恒定現(xiàn)若在圖1裝置中抽去一張紙片，則當(dāng)光垂直入射到新的劈形空氣薄膜后，從上往下觀察到的干涉條紋（ ） A變疏 B變密 C不變 D消失【思路點(diǎn)撥】從空氣膜的上下表面分別反射的兩列光是相干光，其光程差為空氣層厚度的倍，當(dāng)光程差時(shí)此處表現(xiàn)為亮條紋，故相鄰

7、亮條紋之間的空氣層的厚度差為【答案】A【解析】從空氣膜的上下表面分別反射的兩列光是相干光，其光程差為，即光程差為空氣層厚度的倍，當(dāng)光程差時(shí)此處表現(xiàn)為亮條紋，故相鄰亮條紋之間的空氣層的厚度差為，顯然抽去一張紙后空氣層的傾角變小，故相鄰亮條紋（或暗條紋）之間的距離變大故干涉條紋條紋變疏，故A正確故選A【總結(jié)升華】掌握了薄膜干涉的原理和相鄰條紋空氣層厚度差的關(guān)系即可順利解決此類題目課堂練習(xí)二：如圖所示是雙縫干涉實(shí)驗(yàn)裝置，使用波長(zhǎng)為的橙色光源照射單縫，在光屏中央處觀察到亮條紋，在位于點(diǎn)上方的點(diǎn)出現(xiàn)第一條亮紋中心（即到的光程差為一個(gè)波長(zhǎng)），現(xiàn)換用波長(zhǎng)為的紫光源照射單縫，則（ ） A和仍為亮點(diǎn) B為亮點(diǎn)，

8、為暗點(diǎn) C為暗點(diǎn)，為亮點(diǎn) D、均為暗點(diǎn) 【答案】B【解析】從單縫射出的光波被兩縫分成的兩束光為相干光，由題意，屏中央點(diǎn)到距離相等，即由分別射出的光到點(diǎn)的路程差為零，因此是亮紋中心，因而，無(wú)論入射光是什么顏色的光，波長(zhǎng)多大，點(diǎn)都是中央亮紋中心 而點(diǎn)到的光程差剛好是橙光的一個(gè)波長(zhǎng)，即，則兩列光波到達(dá)點(diǎn)振動(dòng)情況完全一致，振動(dòng)得到加強(qiáng)，因此，出現(xiàn)亮條紋 當(dāng)換用波長(zhǎng)為的紫光時(shí)，則兩列光波到達(dá)點(diǎn)時(shí)振動(dòng)情況完全相反，即由射出的光波到達(dá)點(diǎn)時(shí)就相互消弱，因此，出現(xiàn)暗條紋綜上所述，B項(xiàng)正確【總結(jié)升華】判斷屏上某點(diǎn)為亮紋還是暗紋，要看該點(diǎn)到兩個(gè)光源（雙縫）的路程差（光程差）與波長(zhǎng)的比值，要記住光程差等于波長(zhǎng)的整數(shù)倍處出現(xiàn)亮條紋，等于半波長(zhǎng)奇數(shù)倍處為暗條紋還要注意這一結(jié)論成立的條件是：兩個(gè)光源情況完全相同課堂練習(xí)三：在楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，如果（ ） A用白光作為光源，屏上將呈現(xiàn)黑白相間的條紋 B用紅光作為光源，屏上將呈現(xiàn)紅黑相間的條紋 C用紅光照射一條狹縫，用紫光照射另一條狹縫，屏上將呈現(xiàn)彩色條紋 D用